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Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen

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Bio-Team
Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen
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Grundlagen zum Thema Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen

Inhalt

Einfluss der Temperatur auf Pflanzen – Ökologie

Im Gegensatz zu uns Menschen können Pflanzen bei Kälte nicht in ein warmes Haus gehen, eine dicke Jacke anziehen oder Hampelmänner machen, um sich aufzuwärmen. Genauso wenig können sie bei Wärme ins Freibad gehen, sich ein schattiges Plätzchen suchen oder kurze Kleidung anziehen. Doch wie sind Pflanzen stattdessen an die schwankenden Temperaturen angepasst? Welchen Einfluss hat die Temperatur auf Pflanzen allgemein und welche Auswirkungen haben besonders hohe oder besonders niedrige Temperaturen auf Pflanzen? All diesen Fragen gehen wir nun auf den Grund.

Die Temperatur – ein abiotischer Umweltfaktor – Definition

Die Temperatur ist ein abiotischer, also ein unbelebter, Umweltfaktor. Sie hat einen großen Einfluss auf Tiere und Pflanzen. Lebewesen haben ein spezifisches Temperaturminimum und ein Temperaturmaximum. Innerhalb dieser Spanne können sie überleben. Zwischen dem Minimum und dem Maximum liegt das Temperaturoptimum. Bei dieser Temperatur fühlen sich die Organismen am wohlsten. In der Abbildung ist beispielhaft eine Toleranzkurve dargestellt. Die angegebenen Temperaturen dienen nur als Beispiele und sind bei jedem Lebewesen individuell.

Welchen Einfluss hat die Temperatur auf Pflanzen? Temperatur Toleranzkurve

Pflanzen haben Strategien entwickelt, um auch bei Temperaturen, die weit vom Optimum entfernt liegen – also zum Beispiel, wenn es besonders kalt oder heiß ist – überleben zu können.

Anpassungen an kalte Temperaturen

In vielen Gegenden der Welt gibt es kalte Winter, teilweise mit Temperaturen unter null Grad Celsius. Auch in unseren Breiten müssen Pflanzen mit sehr tiefen Temperaturen zurechtkommen. Dafür haben sich unterschiedliche Anpassungsmechanismen entwickelt.

Laubabfall

Einige der hier wachsenden Bäume werfen im Herbst ihre Blätter ab. Warum machen sie das?
Über die Blätter verdunstet Wasser. Dies ist vorteilhaft im Sommer, da dadurch die Blätter gekühlt werden und die Pflanze vor Überhitzung geschützt wird. Außerdem entsteht durch die Verdunstung ein Transpirationssog, wodurch die Pflanze Wasser und die darin enthaltenen Nährstoffe über die Wurzel aufnehmen kann. Im Winter ist das Wasser im Boden jedoch oftmals gefroren. Wenn nun Wasser über die Blätter verdunstet, kann kein Wasser aus dem Boden aufgenommen werden. Die Bäume würden vertrocknen.

Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe

Doch wie lösen immergrüne Bäume und Sträucher dieses Problem? Viele dieser Pflanzen besitzen eine stärkere Kutikula auf ihren Blättern und Nadeln. Die Kutikula ist eine Wachs- und Abschlussschicht, die eine zu starke Verdunstung verhindert. Viele Nadelbäume haben außerdem eine reduzierte Blattoberfläche, weshalb weniger Wasser verdunstet.

Zucker und Proteine als Frostschutz

Im Winter besteht zudem die Gefahr, dass sich Eiskristalle in den Zellen bilden. Diese würden die Zellstruktur zerstören. Um das zu verhindern, lagern viele Pflanzen bestimmte Zucker und Proteine in den Zellen ein. Diese dienen als Frostschutz, da dadurch das Wasser erst bei deutlich niedrigeren Temperaturen gefriert.

Überwinterung im Boden

Einige Gräser und Stauden überwintern im Boden. Die oberirdischen Pflanzenteile sterben ab, während die unterirdischen Pflanzenteile den Winter überdauern. Teilweise überwintern die Wurzeln. Aber es erfolgt die Überwinterung auch als Zwiebel oder Knolle, wie beispielsweise bei Tulpen oder Narzissen. Bei anderen Pflanzen wiederum überwintern nur die Samen im Boden, da diese weniger anfällig gegenüber Kälte sind. Sie keimen dann im Frühjahr aus, wenn die Temperaturen steigen.

Anpassungen an heiße Temperaturen

Im Sommer treten teilweise heiße Temperaturen auf. Bei zu hohen Temperaturen besteht die Gefahr der Denaturierung von Proteinen. Das bedeutet, dass Proteine und somit wichtige Enzyme zerstört werden und nicht mehr funktionsfähig sind. Wie schützen sich Pflanzen davor?

Verdunstung zur Abkühlung

Bei hohen Temperaturen wird Wasser über die Spaltöffnungen der Blätter abgegeben. Es verdunstet auf der Blattoberfläche. Durch die dadurch entstehende Abkühlung des Blatts wird die Pflanze vor Überhitzung geschützt. Das Prinzip ist ähnlich wie das Schwitzen bei uns Menschen.

Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe

Allerdings darf auch nicht zu viel Wasser verdunsten, da die Wasserverfügbarkeit oftmals begrenzt ist. Ein dickes Abschlussgewebe auf den Blättern, bestehend aus Epidermis und Kutikula, verhindert eine zu starke Verdunstung.

Reduktion von Blättern

Durch die Reduktion von Blättern haben die Pflanzen eine geringere äußere Oberfläche. Dadurch wird eine Überhitzung eingeschränkt. Viele Kakteen nutzen diese Strategie. Einige dieser Pflanzen haben außerdem ein dichtes Haarkleid als Verdunstungsschutz. Dazwischen entsteht ein Luftpolster, das zur Isolation der Pflanze vor großer Hitze dient.

Unterschied zwischen Lufttemperatur und Pflanzentemperatur

Manchmal herrscht in der Pflanze eine andere Temperatur als in der sie umgebenden Luft. Das liegt daran, dass sich Pflanzen durch die Verdunstung abkühlen oder durch Sonneneinstrahlung aufwärmen können. Manche Pflanzen können sich sogar aktiv erwärmen. Somit kann es passieren, dass die Umgebungsluft eine andere Temperatur hat als das Innere der Pflanze.

Durch Stoffwechselaktivitäten produzieren Pflanzen Wärme. Meist wird diese Wärme jedoch sofort an die Umgebung abgegeben. Einige Pflanzen sind in der Lage, die entstehende Wärme zur Erwärmung bestimmter Organe zu nutzen.

Der Philodendron nutzt diese Strategie, um bestäubende Insekten anzulocken. Durch die in den Blüten erzeugte Wärme strömen die Duftstoffe besser aus und bestäubende Insekten werden angelockt.

Einfluss der Temperatur auf Pflanzen – Zusammenfassung

In der Tabelle sind die verschiedenen Strategien zur Anpassung an kalte und heiße Temperaturen zusammengefasst. Viele der Strategien werden von zahlreichen Pflanzen genutzt, in der Tabelle sind beispielhaft einige aufgelistet.

Anpassungen an kalte Temperaturen Beispiele
Laubabfall Eiche, Kastanie
Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe Tanne, Stechpalme
Zucker und Proteine als Frostschutz Winterweizen, Ackerschmalwand
Überwinterung im Boden
  • Als Knolle: Tulpe, Narzisse
  • Als Samen: Ringelblume, Mais
  • Als Wurzeln: Dahlie (Speicherwurzel), Buschwindröschen
  • Anpassungen an heiße Temperaturen Beispiele
    Verdunstung zur Abkühlung Baumhasel, Feige
    Verdunstungsschutz durch Abschlussgewebe Lorbeer, Oleander
    Reduktion von Blättern Feigenkaktus, Säulenkaktus

    In diesem Video wird anschaulich und einfach erklärt, wie die Lufttemperatur Pflanzen beeinflusst und wie Pflanzen auf den Faktor Temperatur reagieren.
    Um das Wissen zu festigen, gibt es Arbeitsblätter und Übungen zum Einfluss der Temperatur auf Pflanzen, sodass du bestens vorbereitet bist, falls du ein Referat zu diesem Thema halten musst oder du einfach gern etwas über die Natur lernst. Falls du noch mehr zu dem Thema erfahren möchtest, schau dir gern die Videos zu weiteren Anpassungen der Pflanzen an die Temperatur oder zu den Anpassungen von Tieren an die Temperatur an. Viel Spaß!

    Transkript Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen

    Hallo! Im Winter, wenn es kalt ist, ziehst du dir eine Jacke an und im Sommer, wenn es heiß ist, gehst du ins Schwimmbad, um dich abzukühlen. Aber wie gehen Pflanzen eigentlich mit verschiedenen Temperaturen um?

    Schließlich können sie ihren Standort nicht aktiv ändern. Das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen hängen natürlich nicht nur von der Temperatur ab, auch Wasserverfügbarkeit, Lichtverhältnisse oder die Bodenbeschaffenheit sind wichtig für eine Pflanze. In diesem Video möchte ich dir allerdings zeigen, welche Strategien Pflanzen verfolgen können, um dem abiotischen Faktor Temperatur zu begegnen.

    Anpassungen an Kälte

    In unseren Breiten haben Pflanzen mit einem kalten Winter zu kämpfen, bei dem die Temperaturen oft unter dem Gefrierpunkt liegen. Viele bei uns wachsende Bäume wie Buchen, Eichen oder Birken werfen im Herbst ihre Blätter ab. Warum machen sie das eigentlich?

    Über die Blätter verdunstet jede Menge Wasser. Im Sommer ist das auch gut so, denn die Verdunstung kühlt die Blätter und schützt vor Überhitzung. Außerdem kann die Pflanze deshalb wieder Wasser über die Wurzeln aufnehmen und wird auf diese Weise auch mit wichtigen Nährsalzen versorgt.

    Im Winter sind der Boden und das darin enthaltene Wasser allerdings gefroren. Geht Wasser über die Blätter verloren, kann dieses nicht aus dem Boden aufgenommen werden. Ein normaler Laubbaum würde im Winter also schlichtweg vertrocknen, wenn er seine Blätter auch im Winter tragen würde.

    Aber wie du sicher weißt, gibt es auch einige immergrüne Bäume und Sträucher bei uns, z.B. Fichten, Eiben oder auch Kirschlorbeer. Was machen diese anders, um im Winter nicht zu vertrocknen? Sie besitzen meist eine dicke Abschlussschicht, die Kutikula, die eine zu große Verdunstung verhindert.

    Eine weitere Gefahr für Pflanzen ist die Bildung von Eiskristallen in den Zellen, da diese die Zellstruktur zerstören. Viele Pflanzen lagern daher ein hohe Konzentration bestimmter Zucker oder Proteine, die sozusagen als Frostschutzmittel wirken, in ihre Zellen ein. So gefriert das Wasser erst bei viel niedrigeren Temperaturen und die Pflanzen sind vor der Bildung von Eiskristallen geschützt.

    Fallen dir noch weitere Anpassungen an die kühlen Temperaturen ein? Bei Gräsern und Stauden sterben die oberirdischen Teile der Pflanze ab. Den Winter überdauern nur die im Boden geschützten Teile der Pflanze. Viele Pflanzen überdauern den Winter auch als Zwiebel oder Knolle. Dazu gehören z.B. viele Frühlingsblüher wie Tulpen oder Narzissen. Bei anderen Pflanzen überdauern nur die Samen, die weniger anfällig gegenüber Kälte als die ganze Pflanze sind. Sie keimen dann im nachfolgenden Jahr wieder aus.

    Und es gibt sogar Pflanzen, die im Winter aktiv Wärme produzieren, um schon bei Schnee austreiben zu können. Kannst du dir das vorstellen? Das können z.B. Schneeglöckchen. Im zeitigen Frühjahr schmelzen sie sich durch den Schnee und beginnen zu blühen.

    Anpassungen an Hitze

    Aber auch der Sommer hat seine Tücken für die Pflanzen. Zu hohe Temperaturen führen nämlich dazu, dass Proteine und somit wichtige Enzyme zerstört werden und nicht mehr richtig arbeiten können. Die Pflanze muss sich also davor schützen.

    Bei hohen Temperaturen entlassen Pflanzen oftmals viel Wasser aus ihren Blättern. Dieses verdunstet auf der Blattoberfläche und das hat eine kühlende Wirkung auf das Blatt und schützt vor Überhitzung. Ähnlich kennst du das bei dir: Wenn du Sport machst, schwitzt du und das Verdunsten des Schweißes kühlt deinen Körper.

    Auf der anderen Seite dürfen Pflanzen aber auch nicht zu viel Wasser im Sommer verlieren, da das Wasserangebot meistens begrenzt ist. Ein dickes Abschlussgewebe, die Epidermis mit einer Kutikula, verhindert, dass zu viel Wasser verdunstet.

    Auch die Reduktion von Blättern z.B. bei Kakteen führt zu einer kleineren äußeren Oberfläche, wodurch eine Überhitzung eingeschränkt wird. Oft haben solche Pflanzen auch ein dichtes Haarkleid. Es dient als Verdunstungsschutz und das entstehende Luftpolster isoliert die Pflanze gegen große Hitze.

    Zusammenfassung

    Statt sich im Winter warm anzuziehen oder im Sommer ins Schwimmbad zugehen, wie du es machen kannst, haben Pflanzen ganz andere Strategien entwickelt, um mit dem abiotischen Faktor Temperatur zurechtzukommen. Sie werfen im Herbst z.B. ihre Blätter ab, um im Winter nicht zu vertrocknen, lagern Zucker oder Proteine in ihre Zellen als Frostschutzmittel ein oder überdauern als Knolle, Zwiebel oder Samen.

    Hohen Temperaturen begegnen Pflanzen bei ausreichender Wasserversorgung mit einer erhöhten Verdunstung, um die Blätter zu kühlen oder auch mit einer dicken Kutikula, der Reduktion von Blättern und der Bildung von Haaren. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

    9 Kommentare

    9 Kommentare
    1. Sehr Gut😎

      Von Max R., vor etwa einem Jahr
    2. warum "werfen die bäume ihre bläter ab um in winter nicht zu vertrockenen" 5:25
      im winter gibt es viel Regen warum das trockenen

      Von Studienkreis.De Nutzer Fa22cb37 A621 Eb47 20bb 8f79924d44e0, vor mehr als einem Jahr
    3. Super gut 👍😀

      Von Yassin B., vor mehr als 2 Jahren
    4. War super, ich weiß jetzt endlich wie das funktioniert:)

      Von N.L.K., vor mehr als 2 Jahren
    5. hatten wir zwar schon, trotzdem sehr gut lo

      Von Linus H., vor mehr als 3 Jahren
    Mehr Kommentare

    Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen Übung

    Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Abiotischer Faktor Temperatur – Einfluss auf Pflanzen kannst du es wiederholen und üben.
    • Beschreibe, wie der Blattabfall funktioniert.

      Tipps

      Überlege dir, was mit dem Wasser auf unserer Haut passiert, wenn wir schwitzen.

      Durch die Abgabe von Wasser entsteht ein Transpirationssog und Wasser strömt über die Wurzel nach.

      Im Winter kommt es unserer Gegend häufig zu Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Was passiert dann wohl mit dem Wasser im Boden?

      Lösung

      Im Winter sind viele Bäume und Sträucher in unseren Breiten kahl. Das ist auch gut so, denn unsere Winter haben oft sehr tiefe Temperaturen. Das bedeutet, dass auch das Bodenwasser friert. Wenn der Baum nun Blätter hätte, würde er über diese Wasser verdunsten, so wie im Sommer. Das Problem ist aber, dass er nun kein Wasser mehr aus dem Boden aufnehmen kann und vertrocknen würde. Damit dies nicht geschieht, wirft der Baum im Herbst alle Blätter ab.

      Im Sommer ist dies anders, da das Wasser im Boden hier nicht gefriert und der Baum über die Blätter Wasser verdunsten lassen kann.

    • Benenne verschiedene Strategien der Pflanzen gegen tiefe Temperaturen.

      Tipps

      Eine dicke Kutikula hilft dabei, nicht zu viel Wasser zu verlieren.

      Es ist nie schlecht, Vorräte für den Winter anzulegen.

      Lösung

      Wir können uns den Temperaturen gut anpassen: Entweder wir ziehen uns bei Kälte dicker an oder gehen im Sommer schwimmen, um uns abzukühlen.

      Die Pflanzen können dies nicht. Daher haben sie Strategien entwickelt, die ihnen ermöglichen, mit den Temperaturen zurecht zu kommen.

      Im Winter werfen viele Bäume ihre Blätter ab, denn so verlieren sie kein Wasser mehr durch Verdunstung. Das ist wichtig, da das Bodenwasser meist gefroren ist. Sie könnten so kein Wasser mehr aus dem Boden bekommen und würden vertrocknen.

      Die Bildung von Eiskristallen würde die Zellen der Pflanzen zerstören, daher lagern sie zum Beispiel Zucker ein.

      Überdauerungsformen helfen ebenfalls dabei, tiefe Temperaturen zu überwinden, zum Beispiel als Zwiebel oder Knolle im Boden.

      Im Sommer führen hohe Temperaturen zur Zerstörung der Proteine. Die Pflanzen verdunsten viel, um die Blätter abzukühlen. Allerdings herrscht im Sommer oft Wassermangel, daher können sie nicht zu viel Wasser abgeben. Dabei ist eine dicke Kutikula von Vorteil, ebenso wie die Reduktion der Blätter zu Dornen.

    • Erkläre den Blattaufbau.

      Tipps

      Die Spaltöffnungen dienen dem Gasaustausch.

      Die Kutikula schließt die Epidermis nach außen hin ab.

      Die größte Fläche eines Blattquerschnittes machen das Schwamm- und das Palisadengewebe aus. Die Namen der Gewebsarten wurden von ihrem Aussehen abgeleitet.

      Lösung

      Der Querschnitt dieses Laubblatts zeigt die verschiedenen Gewebeschichten.

      Die obere Schicht besteht hier aus der Epidermis. Sie ist von einer wasserundurchlässigen Kutikula überzogen.

      Darunter liegt das Palisadengewebe, der Hauptort der Fotosynthese.

      Das Schwammgewebe ist von zahlreichen Hohlräumen durchzogen. Diese Interzellularräume stehen mit den Spaltöffnungen in Verbindung.

    • Benenne abiotische Faktoren.

      Tipps

      Abiotisch bedeutet im Griechischen nicht lebend.

      Die biotischen Faktoren gehen von der belebten Umwelt aus.

      Lösung

      Unter abiotischen Umweltfaktoren versteht man Einwirkungen der unbelebten Natur. Dazu zählen Faktoren wie Wasser, Temperatur, Licht, Humusgehalt der Böden, Salzgehalt der Böden, Niederschlag und auch die Luftfeuchte.

      Zu den biotischen Faktoren zählen solche, die von der belebten Natur ausgehen. Demzufolge sind dies Konkurrenz, Fressfeinde, Parasiten oder auch Mikroorganismen.

    • Bestimme immergüne und laubabwerfende Gehölze bzw. Bäume.

      Tipps

      Die Tanne ist zu Weihnachten doch grün, oder?

      Man unterscheidet zwischen Nadelbäumen und Laubbäumen. Kennst du ihre unterschiedlichen Strategien für den Winter? Welche dieser Bäume verlieren im Winter ihre Blätter?

      Lösung

      Laubbäume wie Eichen, Buchen und auch Birken werfen im Herbst ihre Blätter ab. Wie du in diesem Video gelernt hast, dient dies der besseren Überwinterung.

      Die Immergrünen Pflanzen wie der Kirschlorbeer oder die Tanne haben meist eine dicke Kutikula, damit sie möglichst wenig Wasser verdunsten. Dies ist von Vorteil, da im Winter das Bodenwasser oft gefroren ist und die Pflanzen sonst austrocknen würden.

    • Erkläre weitere Anpassungen der Pflanzen an abiotische Faktoren.

      Tipps

      Die Seerose nimmt über die Spaltöffnungen Kohlenstoffdioxid auf und ihre Blätter schwimmen auf dem Wasser.

      Farne wachsen bevorzugt im Wald. Dabei wachsen sie nicht weit in die Höhe, sondern leben in den unteren Etagen des Waldes.

      Lösung

      Pflanzen zeigen Anpassungen an die Temperatur und auch an andere abiotische Faktoren:

      Die Wasserpflanzen wie die Seerose haben ihre Spaltöffnungen auf der Blattoberseite, sonst könnten sie keinen Kohlenstoffdioxid aufnehmen. Zudem besitzen sie ein Aerenchymgewebe. In diesem Gewebe können sie Luft speichern und so auf der Wasseroberfläche schwimmen.

      Die Lichtverhältnisse sind oft auch sehr unterschiedlich. Schattenpflanzen besitzen meist sehr große, dünne Blätter, um möglichst viel Licht einzufangen. Ihre maximale Fotosyntheseleistung haben sie bereits bei wenig Licht.

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